季曉歌，裴 強 ，吳海海

（1.山東高速股份有限公司，山東 濟南 250002；2.山東省交通規(guī)劃設計院集團有限公司，山東 濟南 250002；3.中交路橋建設有限公司，北京 100027）

引言

在工程建設中，為了運輸材料、設備和人員通行，通常會修建臨時棧橋。作為一種較為特殊的橋型，棧橋應具有承載力強、施工簡便、易于拆除以及可重復利用等特性[1]。大多數(shù)棧橋采用便于工廠化預制的結構形式，如桁架結構和鋼箱梁等，而其下部結構基于相同考慮一般采用鋼管樁。在工程實踐中，鋼棧橋的破壞往往是由于下部失穩(wěn)導致的，即在流水壓力作用下，由于側向穩(wěn)定性不足導致結構整體傾覆或滑移，隨著河道水深的加深，河水流速的增大，鋼棧橋出現(xiàn)失穩(wěn)破壞的風險就越大。因此，在實際設計和施工中，需要根據(jù)實際水深，選擇合適的流速進行針對性設計，以保證鋼棧橋在安全性和經(jīng)濟性上的統(tǒng)一。

1 鋼棧橋設計

1.1 棧橋結構設計

四川天府新區(qū)至邛崍高速公路在跨越南河處設置高架橋，施工時需從岸邊搭設鋼棧橋至墩臺處，以便施工水中墩臺。借助有限元分析軟件Midas/Civil對該處鋼棧橋進行設計分析。棧橋跨徑組合為25×12 m，寬度9.0 m?；A采用Φ820×10 mm 鋼管樁，鋼管樁之間設置［20槽鋼平聯(lián)和斜撐，樁頂橫梁為2I45 a工字鋼，其上為5組貝雷梁，每組2片。各組貝雷桁架之間采用［8槽鋼作為支撐架。貝雷梁節(jié)點上鋪I 25 b 橫向分配梁，與貝雷梁栓接，橋面采用6 mm厚花紋鋼板。棧橋欄桿采用Φ48 mm鋼管，高度120 cm。棧橋立面、橫斷面布置見圖1、圖2。

圖1 鋼棧橋立面布置/cm

圖2 鋼棧橋橫斷面布置/cm

1.2 荷載及工況

1.2.1 設計荷載

（1）結構自重。分析時由軟件自動計入。（2）80 t履帶吊。根據(jù)現(xiàn)場施工實際使用的履帶吊取值，整機自重80 t，履帶寬0.8 m，長5.4 m，兩側履帶間距4.2 m，加載時計入沖擊系數(shù)。（3）60 t混凝土罐車。根據(jù)現(xiàn)場施工實際使用的混凝土罐車取值，滿載混凝土罐車總重量60 t，軸距為（3.225+1.35）m，輪距1.8 m，軸重為(120+234+234) kN，加載時計入沖擊系數(shù)。（4）流水壓力。鋼管樁的水流壓力按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2015）[3]第4.3.9條規(guī)定計算，其中河水流速參考當?shù)厮馁Y料取值。（5）風荷載。按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》[3]（JTG D60—2015）第4.3.8條規(guī)定計算。

1.2.2 荷載工況

（1）工況Ⅰ。80 t履帶吊行走狀態(tài)：結構自重+履帶吊行走+流水壓力+風荷載，分偏載及中載兩個子工況。（2）工況Ⅱ。60 t混凝土罐車往返行駛：結構自重+滿載罐車行駛+流水壓力+風荷載。

1.3 棧橋分析計算

1.3.1 計算模型

選取水深最深處的一跨鋼棧橋作為計算對象，利用 Midas/Civil 建立棧橋有限元模型，除支撐架用桁架單元模擬、橋面板用板單元模擬之外，鋼管樁、樁頂橫梁、貝雷片、分配梁等均采用一般梁單元建立，支撐采用桁架單元模擬，鋼管樁樁底為固結約束，鋼管樁、樁頂橫梁、貝雷片、分配梁之間分別采用彈性連接的形式。計算模型見圖3。

圖3 鋼棧橋總體模型

1.3.2 結果分析

（1）應力分析

鋼棧橋的貝雷梁、分配梁和樁頂橫梁等主要受力構件在荷載作用下主要產(chǎn)生彎曲應力和剪應力，各工況具體計算結果見表1。

表1 應力計算結果/MPa

由表1可知：①貝雷梁最大彎應力152.5 MPa， 小于Q345鋼材的規(guī)范容許值305 MPa；最大剪應力148.6 MPa[4]，小于Q345鋼材的規(guī)范容許值175 MPa[4]。 ②樁頂橫梁最大彎應力50.9 MPa，小于Q235鋼材的規(guī)范容許值215 MPa[4]；最大剪應力34.8 MPa，小于Q235鋼材的規(guī)范容許值125 MPa[4]。③分配梁最大彎應力109.8 MPa，小于Q235鋼材的規(guī)范容許值 215 MPa[4]；最大剪應力34.2 MPa，小于Q235鋼材的規(guī)范容許值125 MPa[4]。綜上，鋼棧橋的強度滿足規(guī)范要求[4]。

（2）撓度分析

鋼棧橋在車輛荷載作用下會產(chǎn)生豎向變形，豎向變形的大小直接影響車輛行駛的安全性與舒適性。變形過大對車輛的行駛極為不利，容易造成車輛的傾覆，引發(fā)重大工程事故。《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》（JTG D64—2015）[5]對鋼橋的變形做了相關規(guī)定，以保證結構的正常工作，簡支梁的變形一般不得超過跨度的1/500，最大撓度計算結果見表2。

表2 撓度計算結果/mm

從表2可知，最大撓度發(fā)生在跨中處，工況Ⅰ、工況Ⅱ的最大的變形分別為13.07 mm和12.48 mm。鋼棧橋跨徑為12 m，最大容許豎向變形為24 mm[5]，工況Ⅰ、Ⅱ的變形均小于規(guī)范容許值。故棧橋的剛度滿足規(guī)范[4]要求。

（3）鋼管樁分析

本橋的基礎形式為鋼管柱，鋼管樁除作為軸心受壓構件，承受橫梁傳來的壓力并將其傳遞到持力土層之外，還在水平方向承受了流水壓力。故在設計時還需對其水平方向的應力和變形進行驗算，避免出現(xiàn)橫橋向失穩(wěn)。本橋鋼管樁最大自由長度為18 m， 最大反力為553.9 kN。鋼管樁在上部荷載和流水壓力共同作用下的最不利工況下應力和變形計算結果見表3。

表3 鋼管樁計算結果

①從鋼管樁應力計算結果看出，其最大水平向彎應力為152.2 MPa，最大組合彎應力為158.6 MPa， 均小于Q235鋼材的規(guī)范容許值215 MPa，故鋼管樁的強度滿足要求[4]。②從鋼管樁變形看出，其水平向最大變形為29.10 mm，小于規(guī)范容許值 36 mm，故鋼管樁的剛度滿足要求[4]。

2 鋼棧橋施工

2.1 施工工藝及流程

貝雷棧橋施工采用80 t履帶吊，并配合DZJ120型振樁錘施打鋼管樁完成下部結構的主體施工，上部結構材料用平板車通過便道和搭設完成的棧橋運至現(xiàn)場后，利用80 t履帶吊吊裝，逐跨向前推進。

2.2 下部結構施工

2.2.1 鋼管樁施工

鋼棧橋由履帶吊配合振動錘振動沉樁，振動錘采用DZJ-120錘，其激振力為823 kN，滿足本棧橋沉樁要求；沉樁施工時，履帶吊最大吊重為振動錘，共8.5 t，最大吊幅為15 m。

正式打樁前，先進行試打樁以確定標準貫入度及其他技術參數(shù)。正式打樁時，首先定出樁位，利用履帶吊將導向架放至樁位處，起吊鋼管樁，定位后復測導向架位置及垂直度，滿足要求后方可施工。鋼管樁接近設計標高時現(xiàn)場技術管理人員記錄計算樁長和貫入度，直至滿足設計要求為止。

2.2.2 平聯(lián)及斜撐施工

平聯(lián)和斜撐采用逐跨施工法，履帶吊?？吭谝汛钤O好的棧橋上，人工配合履帶吊進行吊裝作業(yè)。斜撐和平聯(lián)全部滿焊連接，焊縫厚度不得小于母材厚度，兩道斜撐交叉點焊接為一整體。

2.3 上部結構施工

2.3.1 承重梁和貝雷梁施工

主梁承重梁采用貝雷梁，在架設前先根據(jù)設計跨徑提前在加工場地拼接成型，由掛車運至現(xiàn)場后使用履帶吊安裝。貝雷梁在岸上組拼連成整體，運至施工現(xiàn)場后人工配合履帶吊起吊安裝。

（1）貝雷梁通過［10槽鋼與分配梁連接成整體，橫向限位為1.3 m的［10槽鋼，縱向限位采用通長［10槽鋼，與貝雷梁平行。限位和分配梁之間滿焊，角焊縫厚度≥8 mm。（2）貝雷梁底部限位同樣采用［10槽鋼做成的限位裝置將貝雷梁和承重梁連成整體，限位和承重梁之間滿焊，角焊縫厚度≥8 mm。（3）貝雷棧橋分配梁采用I25b工字鋼，間距約為75 cm，分配梁通過［10槽鋼與貝雷梁連接成整體，棧橋分配梁按照設計間距擺放完成后及時焊接限位裝置。

2.3.3 橋面板施工

面板全部采用[20a槽鋼反扣形成橋面，鋪設方向為縱橋向，槽鋼與分配梁之間滿焊焊接，連接焊縫≥10 mm。為便于分配梁和槽鋼焊接施工，相鄰兩塊面板之間預留2 cm空隙。

3 結語

（1）以一座深水區(qū)棧橋為依托工程，根據(jù)實際情況選取設計參數(shù)，對其進行計算并與規(guī)范進行對照分析，結果表明該棧橋選用的結構形式合理、鋼材型號適當，強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足要求[2-5]。（2）介紹了該棧橋上下部結構的施工流程及方法，已施工完畢的棧橋在汛期中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性與安全性，在高架橋施工中起到重要作用。